(57)【要約】  【課題】液体原料、特に有機液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成された高誘電率のゲート絶縁膜の上に炭素を有しない界面をもってゲート電極を形成する。  【解決手段】液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成されたゲート絶縁膜としての酸化ハフニウム膜の上にゲート電極としてのアモルファスシリコン膜を形成する電極形成工程において、酸化ハフニウム膜が形成されたウエハに対して大気圧未満の圧力下で酸素ガスを用いたパージを実施し、その後、ウエハの存在雰囲気を大気圧未満の圧力に維持したまま、酸化ハフニウム膜の上に電極としてのアモルファスシリコン膜を形成する。絶縁膜としての酸化ハフニウム膜の表面に付着した炭素等の不純物を除去でき、さらに、不純物除去後の絶縁膜表面への不純物の再付着を防止できるので、高誘電率の絶縁膜の上に炭素等の不純物を有しない電極を形成することができる。  【選択図】図１
2006245047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電率が７以上である絶縁膜が表面に形成された基板に対して、大気圧未満の圧力下で酸素含有ガスを用いたパージを実施し、その後、この基板が存在する雰囲気を大気圧未満の圧力に維持したまま、前記絶縁膜上に電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理容器内に電極形成用ガスを供給する電極形成用ガス供給ラインと、
前記処理容器内を排気する排気ラインと、
基板を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内の圧力を大気圧未満の圧力に維持しつつ、前記基板に対して酸素含有ガスを供給した後に、前記電極形成用ガスを供給するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
基板に第一処理を施す第一処理容器と、
前記第一処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記第一処理容器内を排気する排気ラインと、
基板に第二処理を施す第二処理容器と、
前記第二処理容器内に電極形成用ガスを供給する電極形成用ガス供給ラインと、
前記第二処理容器内を排気する排気ラインと、
前記第一処理容器と前記第二処理容器との間に気密に設けられた搬送容器と、
基板に対して前記第一処理を施す際、および前記第一処理が施された基板を第一処理容器から前記第二処理容器へ搬送する際に、前記第一処理容器、前記第二処理容器および前記搬送容器のうち基板が存在する容器に連通する全ての容器内の圧力を大気圧未満の圧力に維持するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関し、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）のゲート絶縁膜や、ＤＲＡＭ（記憶保持動作の必要な随時書き込み読み出しメモリ）のキャパシタ絶縁膜、フラッシュメモリ（一括消去可能なメモリ）の容量絶縁膜（フローティングゲートとコントロールゲート電極との間の絶縁膜）上の電極を形成するのに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳＦＥＴやＤＲＡＭおよびフラッシュメモリの高集積化および高性能化に伴って、これらを備えた半導体装置（半導体デバイス）の特性向上と微細化との両立が要求されている。
この両立を実現するために、ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜やＤＲＡＭのキャパシタ絶縁膜およびフラッシュメモリの容量絶縁膜の薄膜化が推進されている。
【０００３】
近年、これらの絶縁膜の薄膜化に伴って、リーク電流が顕著になり、半導体装置の性能を維持することが困難になって来ている。
そこで、その対策として、これらの絶縁膜に高誘電率を有する絶縁膜を適用し、この高誘電率を有する絶縁膜を液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成することが、提案されている。
なお、高誘電率を有する絶縁膜をＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成することを述べている例としては、非特許文献１がある。
【非特許文献１】「電子材料２００２年１１月号別冊」，株式会社工業調査会，２００２年１１月２７日，ｐ．７−１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、液体原料、特に有機液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成された高誘電率の絶縁膜は従来の熱酸化膜と比べて、絶縁膜の表面での炭素や有機物の付着が多く、かつ、吸水性があり、大気中に放置すると、劣化するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、液体原料、特に有機液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成された高誘電率の絶縁膜の表面の炭素等の不純物を除去し、界面に炭素等の不純物を有しない電極を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）誘電率が７以上である絶縁膜が表面に形成された基板に対して、大気圧未満の圧力下で酸素含有ガスを用いたパージを実施し、その後、この基板が存在する雰囲気を大気圧未満の圧力に維持したまま、前記絶縁膜上に電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）基板を処理する処理容器と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理容器内に電極形成用ガスを供給する電極形成用ガス供給ラインと、
前記処理容器内を排気する排気ラインと、
基板を前記処理容器内に収容した状態で、前記処理容器内の圧力を大気圧未満の圧力に維持しつつ、前記基板に対して酸素含有ガスを供給した後に、前記電極形成用ガスを供給するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（３）基板に第一処理を施す第一処理容器と、
前記第一処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記第一処理容器内を排気する排気ラインと、
基板に第二処理を施す第二処理容器と、
前記第二処理容器内に電極形成用ガスを供給する電極形成用ガス供給ラインと、
前記第二処理容器内を排気する排気ラインと、
前記第一処理容器と前記第二処理容器との間に気密に設けられた搬送容器と、
基板に対して前記第一処理を施す際、および前記第一処理が施された基板を第一処理容器から前記第二処理容器へ搬送する際に、前記第一処理容器、前記第二処理容器および前記搬送容器のうち基板が存在する容器に連通する全ての容器内の圧力を大気圧未満の圧力に維持するように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
（４）高誘電率の絶縁膜が、液体原料を用いたＣＶＤ法またはＡＬＤ法によって形成された絶縁膜であることを特徴とする前記（１）に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
前記（１）の手段によれば、高誘電率の絶縁膜の表面に付着した炭素等の不純物を除去することができ、さらに、不純物除去後の絶縁膜表面への不純物の再付着を防止することができるので、高誘電率の絶縁膜の上に炭素等の不純物を有しない電極を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程を示すフローチャートである。
図２〜図４は本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を示している。
まず、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図２に示されているように、バッチ式縦形ホットウオール形ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）２００として構成されている。
ＣＶＤ装置２００は直方体の箱形状に形成された筐体２１１を備えており、筐体２１１の中空部によってボートが待機する待機室２１２が形成されている。筐体２１１の正面壁にはウエハ搬入搬出口２１３が開設されており、ウエハ搬入搬出口２１３はゲートバルブ２１４によって開閉されるように構成されている。
【００１０】
待機室２１２にはボートを昇降させるボートエレベータ２１５が設備されており、ボートエレベータ２１５のアーム２１６には円盤形状に形成されたシールキャップ２１７が水平に設置されている。
シールキャップ２１７の中心線上には回転軸２１８が挿通されており、回転軸２１８はシールキャップ２１７と共に昇降し、かつ、回転駆動装置２１９によって回転されるように構成されている。
回転軸２１８の上端には支持板２２０が水平に固定されており、支持板２２０の上には断熱キャップ部２２１を介してボート２２２が垂直に立脚されて支持されている。
ボート２２２は上下で一対の端板２２２ａ、２２２ｂと、両端板２２２ａと２２２ｂとの間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２２２ｃとを備えている。各保持部材２２２ｃには多数条の保持溝２２２ｄが長手方向に等間隔に配されて、同一平面内で互いに対向して開口するように没設されている。
そして、ウエハＷの外周縁辺が各保持部材２２２ｃの多数条の保持溝２２２ｄ間にそれぞれ挿入されることにより、複数枚のウエハＷがボート２２２に水平にかつ互いに中心を揃えられた状態で整列されて保持されるようになっている。
【００１１】
本実施の形態においては、筐体２１１には排気管２２３が待機室２１２に連通するように接続されており、排気管２２３は真空ポンプ等によって構成された排気装置２２４によって待機室２１２を真空引きするように構成されている。
【００１２】
筐体２１１の天井壁２１１ａにおけるボート２２２の真上の部位には、ボート搬入搬入口２２５が開設されており、ボート搬入搬出口２２５はシャッタ２２６によって開閉されるように構成されている。
【００１３】
筐体２１１の天井壁２１１ａにおけるボート搬入搬出口２２５の上方には、ウエハを処理する処理容器としてのプロセスチューブ２３０が、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
本実施の形態においては、プロセスチューブ２３０は互いに同心円に配置されたアウタチューブ２３１とインナチューブ２３２とを備えている。
アウタチューブ２３１は石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて、下端が開口し上端が閉塞した円筒形状に形成されており、アウタチューブ２３１はインナチューブ２３２の外側に同心円に被せられている。
インナチューブ２３２は石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて、上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ２３２の筒中空部は複数枚のウエハを収容して処理する処理室２３３を形成している。インナチューブ２３２の内径は、取り扱うウエハの最大外径（例えば、３００ｍｍ以上）よりも大きくなるように設定されている。
【００１４】
プロセスチューブ２３０の外部にはプロセスチューブ２３０の周囲を包囲するヒータユニット２３４が同心円に設備されており、ヒータユニット２３４は筐体２１１の上に垂直に据え付けられている。ヒータユニット２３４は処理室２３３を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
【００１５】
アウタチューブ２３１の下端部には、プロセスチューブ２３０の内部を真空引きする排気管２３５の一端が接続されている。排気管２３５の他端は真空ポンプ２３６に可変流量制御弁２３７を介して接続されている。
なお、可変流量制御弁２３７は、弁体を開閉することによって処理室２３３の真空排気および真空排気停止を実行するように、かつ、弁体の開度を調節して排気量を調整することによって処理室２３３の圧力を制御するように、構成されている。
【００１６】
プロセスチューブ２３０の側壁における排気管２３５と略１８０度反対側の位置には、ノズル２３８が垂直に敷設されており、ノズル２３８のガス供給口２３９は処理室２３３の下端部に配置されている。
ノズル２３８の下端はアウタチューブ２３１の下端部の側壁を貫通して敷設されたガス供給管２４０に接続されている。
【００１７】
ガス供給管２４０のノズル２３８と反対側の他端には、処理容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインとしての第一ガス供給ライン２４１が接続されている。第一ガス供給ライン２４１の他端は酸素含有ガス供給源としての酸素供給装置２４２に接続されている。第一ガス供給ライン２４１の途中には可変流量制御弁２４３と開閉弁２４４とが、酸素供給装置２４２の側から順に介設されている。
【００１８】
また、ガス供給管２４０のノズル２３８と反対側の他端には、処理容器内に電極形成用ガスを供給する電極形成用ガス供給ラインとしての第二ガス供給ライン２４５が接続されている。第二ガス供給ライン２４５の他端は、電極形成用ガスを供給する第二ガス供給装置２４６に接続されている。第二ガス供給ライン２４５の途中には可変流量制御弁２４７と開閉弁２４８とが、第二ガス供給装置２４６の側から順に介設されている。
さらに、ガス供給管２４０のノズル２３８と反対側の他端には、不活性ガス供給ライン２４９の一端が接続されており、不活性ガス供給ライン２４９の他端には不活性ガス供給源２５０が接続されている。不活性ガス供給ライン２４９の途中には開閉弁２５１が介設されている。
【００１９】
ＣＶＤ装置２００はパネルコンピュータやパーソナルコンピュータ等によって構築されたコントローラ２５２を備えている。
便宜上、一部の図示は省略するが、コントローラ２５２は、真空ポンプ２３６、可変流量制御弁２３７、２４３、２４７、開閉弁２４４、２４８、２５１等に接続され、これらを制御するように構成されている。
【００２０】
次に、本発明の一実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する図１に示されたゲート電極形成工程を、前記構成に係るＣＶＤ装置２００を使用して実施する場合について説明する。
ここで、ゲート絶縁膜としては、誘電率が「７」以上の高誘電率を有する絶縁体として、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2 ）が適用され、ゲート絶縁膜形成工程においてウエハ上に成膜されているものとする。
ちなみに、酸化ハフニウムの誘電率は、「２４または２５程度」と言われている。
本実施の形態においては、酸化ハフニウム膜は、例えば、液体原料の一例であるテトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム（常温で液体）を気化させたハフニウム原料ガスと、オゾンガスとを交互に流すことにより、ＡＬＤ法により成膜される。
この液体原料、特に有機液体原料を用いたＡＬＤ法によって成膜された酸化ハフニウム膜の表面には、炭素や有機物の付着が多く、また、吸水性があり、大気中に放置すると劣化するという問題点がある。
なお、液体原料とは常温で液体である原料のことをいう。有機原料、無機原料のどちらであってもよいが、本発明は、有機液体原料すなわち炭素（Ｃ）原子を含む液体原料を用いる場合に、特に有効となる。
また、イオン結合を有する液体原料においても、成膜後の絶縁膜上への炭素等の付着が考えられることから、このような液体原料を用いる場合にも、本発明は有効となる。
また、本実施の形態においては、酸化ハフニウム膜から成るゲート絶縁膜の上に形成されるゲート電極の膜種としては、アモルファスもしくはポリシリコンが使用される。
【００２１】
図１に示されているように、本実施の形態に係るゲート絶縁膜上に電極を形成する工程は、ウエハチャージステップと、ボートローディングステップと、酸素パージステップと、真空引きステップと、電極形成ステップと、ボートアンローディングステップと、ウエハディスチャージステップと、を備えている。
【００２２】
ウエハチャージステップにおいては、図２に示されているように、ＣＶＤ装置２００の被処理基板としてのウエハＷは複数枚がボート２２２にウエハ移載装置（図示せず）によって装填（チャージ）される。
【００２３】
ボートローディングステップにおいては、複数枚のウエハＷが装填されたボート２２２がシールキャップ２１７と共にボートエレベータ２１５によって上昇されて、図３で参照されるように、プロセスチューブ２３０の処理室２３３に搬入（ボートローディング）される。
ウエハＷ群を保持したボート２２２が処理室２３３に搬入されて、処理室２３３がシールキャップ２１７によってシールされると、排気管２３５に設けられた可変流量制御弁２３７が開けられ、処理室２３３は排気管２３５に接続された真空ポンプ２３６によって所定の圧力以下となるように排気され、ヒータユニット２３４への供給電力が上昇されることにより、処理室２３３の温度が所定の温度に上昇される。
ホットウオール式の炉構造であることにより、処理室２３３の温度は全体にわたって均一に維持された状態になり、その結果、ボート２２２に保持されたウエハＷ群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハＷの面内の温度分布も均一かつ同一になる。
回転軸２１８が回転駆動装置２１９によって回転され、ボート２２２が適当な回転数をもって回転される。
【００２４】
酸素パージステップにおいては、酸素（Ｏ2 ）ガスが処理室２３３に流される。
図３に示されているように、排気管２３５に設けられた可変流量制御弁２３７は開いたままの状態とし、第一ガス供給ライン２４１に設けた開閉弁２４４が開けられると、酸素供給装置２４２から可変流量制御弁２４３によって流量調整された酸素ガスＧ１が、第一ガス供給ライン２４１およびガス供給管２４０を経由してノズル２３８へ供給され、ノズル２３８のガス供給口２３９から処理室２３３へ噴出する。
酸素ガスＧ１を処理室２３３に供給し排気するときは、可変流量制御弁２３７を適正に調整することにより、処理室２３３の圧力を大気圧未満の所定の圧力、例えば、１３３０Ｐａ以下に設定する。
可変流量制御弁２４３により制御される酸素ガスＧ１の供給流量は、０．１〜１０ｓｌｍである。
酸素ガスＧ１にウエハＷを晒す時間は、２０分程度である。
このときのヒータユニット２３４の制御温度は、ウエハＷの温度が３００〜６００℃になるように設定されている。
【００２５】
真空引きステップにおいては、第一ガス供給ライン２４１の開閉弁２４４が図２で参照されるように閉められて、酸素ガスＧ１の供給が停止される。
そして、図３で参照されるように、排気管２３５の可変流量制御弁２３７は開いたままにして、処理室２３３を真空ポンプ２３６によって２０Ｐａ以下の圧力となるように排気することにより、残留した酸素ガスＧ１を処理室２３３から排除する。
【００２６】
電極形成ステップにおいては、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスＧ２が処理室２３３に流される。
図４に示されているように、排気管２３５の可変流量制御弁２３７は開いたままの状態として、第二ガス供給ライン２４５の開閉弁２４８が開けられると、モノシランガスＧ２が第二ガス供給ライン２４５およびガス供給管２４０を経由してノズル２３８に供給され、ノズル２３８のガス供給口２３９から処理室２３３に流入し、ウエハＷにモノシランガスＧ２を供給した後に、排気管２３５から排気される。
モノシランガスＧ２を流すときは、排気管２３５の可変流量制御弁２３７が適正に調整されることにより、処理室２３３の内圧が、１０〜３６０００Ｐａに維持される。
可変流量制御弁２４７により制御されるモノシランガスＧ２の供給流量は、５ｓｌｍ以下である。
このときのウエハＷの温度は、４００〜７５０℃である。
モノシランガスＧ２を供給するための時間は、所望の膜厚に対応して設定する。
モノシランガスＧ２のウエハＷへの供給により、高誘電率の絶縁膜である酸化ハフニウム膜の上にアモルファスシリコン膜もしくはポリシリコン膜がＣＶＤ法によって成膜される。
【００２７】
成膜後、図２で参照されるように、第二ガス供給ライン２４５の開閉弁２４８を閉じ、図４で参照されるように、排気管２３５の可変流量制御弁２３７は開いたままの状態として処理室２３３を真空排気し、残留するモノシランガスＧ２の成膜に寄与した後のガスを排除する。
この際に、不活性ガス供給ライン２４９の開閉弁２５１を開くことにより、不活性ガスを処理室２３３に供給すると、残留したモノシランガスＧ２を処理室２３３からより一層効果的に排除することができる。
【００２８】
所定の成膜作業が完了すると、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ２１７がボートエレベータ２１５によって下降されることにより炉口が開口されるとともに、ボート２２２に保持された状態でウエハＷ群が炉口から処理室２３３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
ウエハディスチャージステップにおいて、処理室２３３の外部に搬出されたウエハＷ群は、ボート２２２からウエハ移載装置によって脱装（ディスチャージ）される。
【００２９】
以降、前記した作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハＷが一括してバッチ処理される。
【００３０】
本実施の形態によれば、ウエハＷに予め形成された酸化ハフニウム膜の表面に付着した炭素等の不純物を酸素ガスＧ１の酸化反応（例えば、Ｏ2 ＋Ｃ→ＣＯ2 ↑） によってパージ（追放）し、続いて、処理室２３３の真空を破ることなく、酸化ハフニウム膜の上にアモルファスもしくはポリシリコン膜を形成することにより、アモルファスもしくはポリシリコン膜から成るゲート電極を酸化ハフニウム膜から成るゲート絶縁膜の上に適正に形成することができる。
しかも、酸素パージステップの処理温度は、比較的低温である３００〜６００℃に設定されているので、酸素パージステップの実施により、ウエハ（サブストレート）が酸化されることはない。
ここで、酸素パージステップの処理温度が３００℃以上であると、酸素と炭素とが反応し、二酸化炭素が生成される。他方、酸素パージステップの処理温度が６００℃以下であると、シリコンウエハを酸化させない。したがって、酸素パージステップの処理温度は、３００℃以上６００℃以下に設定されている。
【００３１】
図５は酸化ハフニウム膜のゲート絶縁膜の上にアモルファスシリコン膜のゲート電極を形成した時の炭素の濃度を示すグラフである。
図５において、横軸にはゲート電極の表面からの深さ（ｎｍ）が取られている。横軸において、深さ６０ｎｍ以降がウエハ（サブストレート）である。
縦軸には炭素（Ｃ）の濃度（atoms ／ｃｍ3 ）が取られている。炭素の濃度はＳＩＭＳ 分析法（二次イオン質量分析法）によって得られた測定値である。
図５において、曲線Ａは酸素パージステップが実施されない従来の場合を示しており、曲線Ｂは酸素パージステップが実施された本実施の形態の場合を示している。
曲線Ａおよび曲線Ｂのピークは深さが４０ｎｍの所に形成されているが、曲線Ｂのピーク値は曲線Ａのピーク値よりも小さくなっており、炭素濃度が低くなっていることが判る。
【００３２】
図６は酸化ハフニウム膜のゲート絶縁膜の上にアモルファスシリコン膜のゲート電極を形成した時のＭＯＳＦＥＴのゲートリーク電流を示すグラフである。
図６において、横軸にはＭＯＳＦＥＴにおけるゲート電極に印加する電圧（Ｖ）が取られており、縦軸にはゲート電極の電流（Ａ／ｃｍ2 ）が取られている。
図６において、曲線Ａは酸素パージステップが実施されない従来の場合を示しており、曲線Ｂは酸素パージステップが実施された本実施の形態の場合を示している。
ゲート電圧Ｖｇの−０．５Ｖ〜−３．５Ｖにおいて、ゲート電流Ｉｇは曲線Ｂの方が曲線Ａよりも小さくなっており、ゲート絶縁膜中のリーク電流が小さくなっていることを示している。
【００３３】
図５によれば、深さ４０ｎｍの炭素濃度は酸素パージステップを実施した場合の方が、酸素パージステップを実施しない場合よりも低いことが判る。
この深さ４０ｎｍの領域はゲート電極とゲート絶縁膜との界面に対応しているので、この界面における炭素濃度を低く抑制することにより、この界面の欠陥を少なくすることができる。
このようにゲート電極とゲート絶縁膜との界面における炭素濃度を低く抑制して欠陥を少なくすることにより、図６に示されているように、酸化ハフニウム膜のゲート絶縁膜の上にアモルファスシリコン膜のゲート電極を形成した時のＭＯＳＦＥＴのゲートリーク電流を減少させることができ、良好なＭＯＳＦＥＴの特性を得ることができる。
【００３４】
図７は本発明の第二の実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程を示すフローチャートである。
図８以降は本発明の第二の実施の形態に係る基板処理装置を示している。
まず、本発明の第二の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
【００３５】
本実施の形態において、図８および図９に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、マルチチャンバ型ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）として構成されており、このＣＶＤ装置はＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程に使用されるように構成されている。
なお、本実施の形態に係るＣＶＤ装置においては、ウエハ搬送用のキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。
以下の説明において、前後左右は図８を基準とする。すなわち、ウエハ移載室４０側が前側、その反対側すなわちウエハ移載室１０側が後側、搬入用予備室２０側が左側、搬出用予備室３０側が右側とする。
【００３６】
図８および図９に示されているように、ＣＶＤ装置は大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一のウエハ移載室（以下、負圧移載室という。）１０を備えており、負圧移載室１０の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
【００３７】
負圧移載室１０の中央部には、負圧下においてウエハＷを移載するウエハ移載装置（以下、負圧移載装置という。）１２が設置されている。負圧移載装置１２はスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm ＳＣＡＲＡ）によって構成されており、負圧移載室筐体１１の底壁に設置されたエレベータ１３によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。
負圧移載装置１２は上側に位置する第一のアーム（以下、上側アームという。）１４と、下側に位置する第二のアーム（以下、下側アームという。）１５とを備えており、上側アーム１４および下側アーム１５の先端部にはウエハＷを下から支持する二股のフォーク形状に形成された上側エンドエフェクタ１６および下側エンドエフェクタ１７がそれぞれ取り付けられている。
【００３８】
負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち正面側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室（以下、搬入室という。）２０と搬出用予備室（以下、搬出室という。）３０とがそれぞれ隣接して連結されている。
搬入室２０の筐体（以下、搬入室筐体という。）２１と搬出室３０の筐体（以下、搬出室筐体という。）３１とはそれぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
【００３９】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬入口２２、２３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬入口２３には搬入口２２、２３を開閉するゲートバルブ２４が設置されている。搬入室２０には搬入室用仮置き台２５が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬出口３３には搬出口３２、３３を開閉するゲートバルブ３４が設置されている。搬出室３０には搬出室用仮置き台３５が設置されている。
【００４０】
搬入室２０および搬出室３０の前側には、大気圧以上の圧力（正圧）を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室（以下、正圧移載室という。）４０が隣接して連結されており、正圧移載室４０の筐体（以下、正圧移載室筐体という。）４１は平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
正圧移載室４０には正圧下でウエハＷを移載する第二のウエハ移載装置（以下、正圧移載装置という。）４２が設置されており、正圧移載装置４２はスカラ形ロボットによって二枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。
正圧移載装置４２は正圧移載室４０に設置されたエレベータ４３によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ４４によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
【００４１】
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬入口２６、２７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬入口２７には搬入口２６、２７を開閉するゲートバルブ２８が設置されている。
互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬出口３６、３７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬出口３７には搬出口３６、３７を開閉するゲートバルブ３８が設置されている。
図８に示されているように、正圧移載室４０の左側にはノッチ合わせ装置４５が設置されている。
また、図９に示されているように、正圧移載室４０の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット４６が設置されている。
【００４２】
図８および図９に示されているように、正圧移載室筐体４１の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９はウエハＷを正圧移載室４０に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９にはポッドオープナ５０がそれぞれ設置されている。
【００４３】
ポッドオープナ５０はポッドＰを載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッドＰが、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台５１によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
【００４４】
図８に示されているように、負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、第一処理ユニット６１と、第二処理ユニット６２とがそれぞれ隣接して連結されている。
第一処理ユニット６１および第二処理ユニット６２はいずれも枚葉式コールドウオール形処理装置（以下、枚葉式処理装置という。）によってそれぞれ構成されている。
また、負圧移載室筐体１１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット６３と、第四処理部としての第二クーリングユニット６４とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４はいずれも処理済みのウエハＷを冷却するように構成されている。
【００４５】
本実施の形態においては、第一処理ユニット６１と第二処理ユニット６２とに使用された枚葉式処理装置７０はいずれも、図１０および図１１に示されているように構成されている。
枚葉式処理装置７０はウエハＷを処理する処理室７１を形成した筐体７２を備えており、筐体７２は下側カップ７３と上側カップ７４とボトムキャップ７５とが組み合わされて、上下端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。
なお、第一処理ユニット６１の筐体７２は第一処理容器に相当し、第二処理ユニット６２の筐体７２は第二処理容器に相当する。
したがって、負圧移載室筐体１１は搬送容器に相当する。
筐体７２の下側カップ７３の円筒壁における中間部にはゲートバルブ７７によって開閉されるウエハ搬入搬出口７６が水平方向に横長に開設されており、ウエハ搬入搬出口７６はウエハＷを処理室７１に負圧移載装置１２によって搬入搬出し得るように形成されている。すなわち、図８に示されているように、ウエハＷは負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６によって下から機械的に支持された状態で、ウエハ搬入搬出口７６を搬送されて処理室７１に対して搬入搬出されるようになっている。
上側カップ７４の上端部には排気バッファ空間７９が環状に形成されており、排気バッファ空間７９の上には円形リング形状に形成されたカバープレート８０が被せられている。カバープレート８０の内周縁辺部はウエハＷの外周縁辺部を被覆するように構成されている。
【００４６】
図１０に示されているように、筐体７２は複数本の支柱８１によって水平に支持されている。各支柱８１には各昇降ブロック８２がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、これら昇降ブロック８２間には昇降台８３が架設されている。昇降台８３はエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置（図示せず）によって昇降されるように構成されている。
昇降台８３の上にはサセプタ回転装置８４が設置されており、サセプタ回転装置８４と筐体７２との間にはベローズ８５が内側空間を気密封止するように介設されている。サセプタ回転装置８４にはブラシレスＤＣモータが使用されており、出力軸（モータ軸）が中空軸に形成されて後記する回転軸９４を回転駆動するように構成されている。
【００４７】
筐体７２のボトムキャップ７５の中心には円形の挿通孔７５ａが開設されており、挿通孔７５ａには円筒形状に形成された支持軸８６が処理室７１に下方から同心円に挿通されている。支持軸８６は昇降台８３に支持されて昇降されるようになっている。
支持軸８６の上端には加熱ユニット８７が同心に配されて水平に固定されており、加熱ユニット８７は支持軸８６によって昇降されるようになっている。加熱ユニット８７は円形の平板形状に形成された支持板８８を備えており、支持板８８の中央部には円筒形状の支持軸８６の上端開口が固定されている。
支持板８８の上面には支柱を兼ねる電極８９が複数本、複数箇所に配置されて垂直に立脚されており、これら電極８９の上端間には円板形状に形成されたヒータ９０が架橋されて固定されている。各電極８９にはヒータ９０に電力を供給するための電力供給配線９１がそれぞれ接続されている。
加熱ユニット８７におけるヒータ９０の下側には、反射板９２が水平に配されて支持板８８に立脚された支柱９３によって支持されている。反射板９２はチタンからなる薄膜が鏡面仕上げされ、ヒータ９０が照射した熱線を垂直方向上向きに効果的に反射するように構成されている。
【００４８】
ボトムキャップ７５の挿通孔７５ａの支持軸８６の外側には、支持軸８６よりも大径の円筒形状に形成された回転軸９４が同心円に配置されて処理室７１に下方から挿通されており、回転軸９４は昇降台８３の上に据え付けられたサセプタ回転装置８４によって回転駆動されるようになっている。回転軸９４はサセプタ回転装置８４を介して昇降台８３によって支持されることにより、支持軸８６と共に昇降するようになっている。
回転軸９４の上端には回転ドラム９５が同心に配されて水平に固定されており、回転ドラム９５は回転軸９４によって回転されるようになっている。すなわち、回転ドラム９５はドーナツ形の平板に形成された回転板９６と、円筒形状に形成された回転筒９７とを備えており、回転板９６の内周縁辺部が円筒形状の回転軸９４の上端開口に固定されて、回転板９６の上面の外周縁辺部に回転筒９７が同心円に固定されている。
【００４９】
図１０に示されているように、回転ドラム９５の回転筒９７の上端には、サセプタ９８が回転筒９７の上端開口を閉塞するように被せられている。サセプタ９８は炭化シリコンや窒化アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用されて、外径がウエハＷの外径よりも大きい円板形状に形成されている。
図１０に示されているように、サセプタ９８の周辺寄りの同一半径の円形線上には、三個の挿通孔９９が周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されており、各挿通孔９９の内径は後記する突上ピンを挿通し得るように設定されている。
【００５０】
回転ドラム９５にはウエハＷをサセプタ９８の下から垂直に突き上げてサセプタ９８の上面から浮かせるウエハ昇降装置１００が設置されている。ウエハ昇降装置１００は円形リング形状に形成された昇降リング１０１を備えており、昇降リング１０１は回転ドラム９５の回転板９６の上に支持軸８６と同心円に配置されている。
昇降リング（以下、回転側リングという。）１０１の下面には複数本（本実施の形態においては三本とする。）の突き上げピン（以下、回転側ピンという。）１０２が、周方向に等間隔に配置されて垂下されている。各回転側ピン１０２は回転板９６に回転軸９４と同心円の線上に配置されて、垂直方向に開設された各ガイド孔１０３にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。各回転側ピン１０２の長さは回転側リング１０１を水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、ウエハＷのサセプタ９８の上からの突き上げ量に対応するように設定されている。各回転側ピン１０２の下端は処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に離着座自在に対向されている。
【００５１】
加熱ユニット８７の支持板８８には複数本（本実施の形態においては三本とする。）のガイド孔１０４が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に開設されている。各ガイド孔１０４には各突上ピン１０５がそれぞれ摺動自在に嵌入されている。
各突上ピン１０５の下端は回転側リング１０１の上面に適度のエアギャップを置いて対向されており、各突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時において回転側リング１０１に干渉しないようになっている。突上ピン１０５の上端部は反射板９２やヒータ９０を挿通してサセプタ９８の挿通孔９９に対向されており、各突上ピン１０５の長さはウエハＷを水平に突き上げ得るように互いに等しく設定されているとともに、支持板８８に着座した状態において、その上端がサセプタ９８の下面に適度のエアギャップを置いて対向するように設定されている。つまり、突上ピン１０５は回転ドラム９５の回転時にはサセプタ９８に干渉しないようになっている。
【００５２】
サセプタ９８の下面における中心と中間部と周辺部とに対応する位置には、温度測定手段としてのセンタ用放射温度計１０６Ａとミドル用放射温度計１０６Ｂとアウタ用放射温度計１０６Ｃがそれぞれ対向して配置されている。これら放射温度計１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃはいずれも、サセプタ９８からの熱線を入射させて感温部（図示せず）に導く導波棒を備えている。
【００５３】
図１０に示されているように、下側カップ７３の上端部であってウエハ搬入搬出口７６に対向する側壁には、処理室７１を排気する排気口１０７が排気バッファ空間７９に連通するように開設されている。排気口１０７は真空ポンプや開閉弁および可変流量制御弁等からなる排気装置１０８に排気ライン１０９を介して接続されている。
なお、第一処理ユニット６１の排気ライン１０９は第一処理容器内を排気する排気ラインに相当し、第二処理ユニット６２の排気ライン１０９は第二処理容器内を排気する排気ラインに相当する。
【００５４】
図１０および図１１に示されているように、筐体７２の上側カップ７４にはガス供給手段としてのガスヘッド１１０が一体的に組み込まれている。
ガスヘッド１１０は上側カップ７４と下側カップ７３との合わせ面に挟持された円板形状の吹出プレート１１１を備えており、吹出プレート１１１には複数個の吹出口１１２が、全面にわたって均一に配置されて上下の空間を流通させるように開設されている。
吹出プレート１１１はカバープレート８０から間隔をとって水平に配置されて支持されている。吹出プレート１１１の上面と上側カップ７４の下面および内周面とが画成する内側空間は、ガス溜め１１３を形成している。吹出プレート１１１の中心には、ガス導入管１１４の下流側端部がガス溜め１１３に連通するように挿入されている。ガス溜め１１３はガス導入管１１４に導入された処理ガスを全体的に均等に拡散させて、各吹出口１１２から均等にシャワー状に吹き出させるようになっている。
【００５５】
ガス導入管１１４には、処理室７１内に処理ガスを供給する処理ガス供給ライン１１５と、処理室７１内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ライン１２０とが、接続されている。
処理ガス供給ライン１１５の上流端は処理ガス供給装置１１６に接続されており、処理ガス供給ライン１１５の途中には開閉弁１１７および可変流量制御弁１１８が介設されている。
不活性ガス供給ライン１２０の上流端は不活性ガス供給装置１２１に接続されており、不活性ガス供給ライン１２０の途中には開閉弁１２２および可変流量制御弁１２３が介設されている。
便宜上、一部の図示は省略するが、排気装置１０８、可変流量制御弁１１８、１２３、開閉弁１１７、１２２等は、コントローラ１３０によって制御されるように構成されている。
【００５６】
本実施の形態においては、第一処理ユニット６１に設置された枚葉式処理装置７０における処理ガス供給ライン１１５の処理ガス供給装置１１６には、酸素含有ガス供給源としての酸素供給装置が使用されている。
また、第二処理ユニット６２に設置された枚葉式処理装置７０における処理ガス供給ライン１１５の処理ガス供給装置１１６には、電極形成用ガス供給源としてのモノシランガス供給装置が使用されている。
つまり、第一処理ユニット６１の処理ガス供給ライン１１５は酸素含有ガス供給ラインに相当し、第二処理ユニット６２の処理ガス供給ライン１１５は電極形成用ガス供給ラインに相当する。
【００５７】
次に、本発明の第二の実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する図７に示されたゲート電極形成工程を、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用して実施する場合について説明する。
ここで、ゲート絶縁膜の膜種およびそのゲート絶縁膜の上に形成されるゲート電極の膜種は、前述した第一の実施の形態と同様とする。
【００５８】
図７に示されているように、本実施の形態に係るゲート絶縁膜上に電極を形成する工程は、ウエハ投入ステップと、ウエハローディングステップと、酸素パージステップと、ウエハアンローディングステップと、真空下での搬送ステップと、ウエハローディングステップと、電極形成ステップと、ウエハアンローディングステップと、ウエハ排出ステップと、を備えている。
【００５９】
ウエハ投入ステップにおいては、図８および図９に示されているように、ポッドオープナ５０の載置台５１の上のポッドＰのキャップがキャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。
ポッドＰがポッドオープナ５０によって開放されると、正圧移載室４０に設置された正圧移載装置４２はウエハ搬入搬出口４７を通してポッドＰからウエハＷを一枚ずつピックアップし、搬入室２０に搬入口２６、２７を通して投入し、ウエハＷを搬入室用仮置き台２５に移載して行く。
この移載作業中には、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、負圧移載室１０の圧力は、例えば、１００Ｐａに維持されている。
【００６０】
ウエハローディングステップにおいては、正圧移載室４０側の搬入口２６、２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、搬入室２０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。搬入室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれる。
次に、負圧移載室１０の負圧移載装置１２は搬入口２２、２３を通して搬入室用仮置き台２５からウエハＷを一枚ずつピックアップして負圧移載室１０に搬入する。続いて、負圧移載装置１２はウエハＷを第一処理ユニット６１のウエハ搬入搬出口６５に搬送して、ウエハ搬入搬出口６５から第一処理ユニット６１である枚葉式処理装置７０の処理室７１へ搬入（ウエハローディング）する。
なお、ウエハの第一処理ユニット６１への搬入に際しては、搬入室２０および負圧移載室１０が真空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去されているため、外部の酸素や水分がウエハの第一処理ユニット６１への搬入に伴って第一処理ユニット６１の処理室に侵入することは確実に防止される。
【００６１】
ウエハＷが処理室７１に搬入（ローディング）されるウエハローディングステップに際して、第一処理ユニット６１の枚葉式処理装置７０においては、図１０に示されているように、回転ドラム９５および加熱ユニット８７が回転軸９４および支持軸８６によって下限位置に下降されており、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２の下端が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合しており、相対的に、回転側リング１０１が回転ドラム９５および加熱ユニット８７に対して上昇している。
そして、上昇した回転側リング１０１は突上ピン１０５を持ち上げるために、三本の突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９を下方から挿通して、ウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせて受け取る状態になっている。
【００６２】
ウエハ搬入搬出口７６がゲートバルブ７７によって開放されると、負圧移載装置１２は負圧移載室１０でエンドエフェクタ１６によって受け取ったウエハＷをウエハ搬入搬出口７６から処理室７１に搬入する。
エンドエフェクタ１６はウエハＷをサセプタ９８の上方においてウエハＷの中心がサセプタ９８の中心と一致する位置に搬送する。ウエハＷを所定の位置に搬送すると、エンドエフェクタ１６は若干下降することによってウエハＷを三本の突上ピン１０５の上に移載して受け渡す。ウエハＷを三本の突上ピン１０５に受け渡したエンドエフェクタ１６は、ウエハ搬入搬出口７６から処理室７１の外へ退出する。
エンドエフェクタ１６が処理室７１から退出すると、ウエハ搬入搬出口７６はゲートバルブ７７によって閉じられる。
【００６３】
ゲートバルブ７７が閉じられると、図１１によって参照されるように、処理室７１に対して回転ドラム９５および加熱ユニット８７が、昇降駆動装置による回転軸９４および支持軸８６の上昇作動によって上昇される。
回転ドラム９５の上昇の初期においては、回転側ピン１０２が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合して、突上ピン１０５が回転側リング１０１の上に載った状態になっているので、三本の突上ピン１０５に支持されたウエハＷは、回転ドラム９５の上昇に伴って回転ドラム９５に対して相対的に徐々に下降する。所定のストローク下降すると、突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９の下方に引き込まれた状態になるため、ウエハＷはサセプタ９８の上に移載された状態になる。
ウエハＷがサセプタ９８に移載された後に、ウエハＷの上面が吹出プレート１１１の下面に近接すると、回転ドラム９５の上昇は停止される。
【００６４】
処理室７１に酸素ガスを供給して酸素パージする酸素パージステップにおいては、回転ドラム９５が回転軸９４によって回転される。
また、サセプタ９８に載置されたウエハＷは、温度コントローラのシーケンス制御によるヒータ９０によって全面にわたって均一の目標温度に加熱される。
また、排気口１０７が排気装置１０８によって排気され、処理室７１の圧力が所定の処理圧力になるようにコントローラ１３０によって制御される。
【００６５】
ウエハＷの温度や処理室７１内の圧力および回転ドラム９５の回転作動が安定した時点で、図１１に示されているように、処理ガス供給ライン１１５の開閉弁１１７が開かれ、処理ガスとしての酸素ガスＧ１がガス導入管１１４に導入される。
ガス溜め１１３には排気口１０７の排気力が複数の吹出口１１２を介して均等に作用しているので、ガス導入管１１４の酸素ガスＧ１はガス溜め１１３に流入した後に、ガス溜め１１３において径方向外向きに放射状に拡散する。そして、各吹出口１１２には排気口１０７の排気力が均等に作用しているために、ガス溜め１１３に拡散した酸素ガスＧ１は、複数の吹出口１１２からウエハＷに向かってシャワー状に全面にわたって均等に吹き出す。
吹出口１１２群からシャワー状に均等に吹き出した酸素ガスＧ１は、サセプタ９８の上のウエハＷに全面にわたって均一に接触した後に、排気バッファ空間７９を通って排気口１０７に吸い込まれて排気されて行く。
【００６６】
この際には、酸素ガスＧ１が吹出口１１２群からシャワー状に均等に吹き出されているとともに、ウエハＷが回転ドラム９５によって回転されていることにより、酸素ガスＧ１はウエハＷの全面にわたって均等に接触するために、ウエハＷに酸素ガスＧ１によって施される酸素パージは、ウエハＷの全面にわたって均一になる。
また、ウエハＷは温度コントローラのフィードバック制御によるヒータ９０によって、面内温度分布が均一になるように加熱されているために、このウエハＷの面内温度分布に依存する酸素パージ状況も、ウエハＷの全面にわたって均一になる。
【００６７】
ここで、酸素ガスを使用して酸素パージステップを実施する場合の処理条件の一例を示すと、次の通りである。
すなわち、酸素ガスの供給流量は０．１〜１０ｓｌｍ、処理温度は３００〜６００℃、処理圧力は１３３０Ｐａ以下、酸素ガスにウエハＷを晒す時間は２０分程度である。
【００６８】
酸素パージステップの処理時間が経過すると、図１０で参照されるように、処理ガス供給ライン１１５の開閉弁１１７が閉じられて、酸素ガスＧ１の供給が停止される。
また、排気装置１０８の可変流量制御弁が全開されて、処理室７１が真空引きされ、残留する酸素ガスＧ１が排除される。
この際に、不活性ガス供給ライン１２０の開閉弁１２２を開くことにより、不活性ガスを処理室７１に供給すると、残留した酸素ガスＧ１を処理室７１からより一層効果的に排除することができる。
【００６９】
ウエハアンローディングステップにおいては、図１０で参照されるように、回転ドラム９５および加熱ユニット８７は昇降駆動装置による回転軸９４および支持軸８６の下降作動によって下降される。
回転ドラム９５の下降の途中において、ウエハ昇降装置１００の回転側ピン１０２の下端が処理室７１の底面すなわちボトムキャップ７５の上面に突合するために、回転側リング１０１が回転ドラム９５および加熱ユニット８７に対して相対的に上昇する。この上昇した回転側リング１０１は突上ピン１０５を持ち上げるために、三本の突上ピン１０５はサセプタ９８の挿通孔９９を下方から挿通して、ウエハＷをサセプタ９８の上面から水平に浮き上がらせる。ウエハ昇降装置１００がウエハＷをサセプタ９８の上面から浮き上がらせた状態になると、ウエハＷの下方空間すなわちウエハＷの下面とサセプタ９８の上面との間に挿入スペースが形成された状態になる。
【００７０】
ウエハＷが処理室７１から搬出されるに際しては、処理室７１の圧力は負圧移載室１０の圧力と同一の圧力に減圧された後に、ウエハ搬入搬出口７６がゲートバルブ７７によって開放される。
続いて、負圧移載装置１２のエンドエフェクタ１６がウエハ搬入搬出口７６からウエハＷの挿入スペースに挿入される。ウエハＷの下方に挿入されたエンドエフェクタ１６は上昇することにより、ウエハＷを掬い上げて受け取る。ウエハＷを受け取ったエンドエフェクタ１６はウエハ搬入搬出口７６を後退して、ウエハＷを処理室７１から搬出（ウエハアンローディング）する。
【００７１】
真空下での搬送ステップにおいては、負圧移載装置１２はウエハＷを第二処理ユニット６２に搬送するとともに、第二処理ユニット６２の枚葉式処理装置７０の処理室７１にウエハＷを搬入（ウエハローディング）する。
なお、第一処理ユニット６１による酸素パージステップ実施済みのウエハＷについての第一処理ユニット６１から第二処理ユニット６２への搬送作業は、いずれも真空下に維持された第一処理ユニット６１、第二処理ユニット６２および負圧移載室１０において実施されるため、第一処理ユニット６１から第二処理ユニット６２へのウエハＷの移替え作業に際して、ウエハＷの成膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
【００７２】
第二処理ユニット６２の枚葉式処理装置７０の処理室７１に対するウエハローディングステップにおいても、前述した第一処理ユニット６１の枚葉式処理装置７０のそれと同様の作動が実施され、ウエハＷが第二処理ユニット６２の枚葉式処理装置７０のサセプタ９８の上に移載される。
【００７３】
処理室７１にモノシランガスを供給して、ＣＶＤ法により、酸化ハフニウム膜の上にアモルファスもしくはポリシリコン膜を形成する電極形成ステップにおいては、回転ドラム９５が回転軸９４によって回転される。
また、サセプタ９８に載置されたウエハＷは、温度コントローラのシーケンス制御によるヒータ９０によって全面にわたって均一の目標温度に加熱される。
また、排気口１０７が排気装置１０８によって排気され、処理室７１の圧力が所定の処理圧力になるようにコントローラ１３０によって制御される。
【００７４】
ウエハＷの温度や処理室７１内の圧力および回転ドラム９５の回転作動が安定した時点で、図１１で参照されるように、処理ガス供給ライン１１５の開閉弁１１７が開かれ、処理ガスとしてのモノシランガスＧ２がガス導入管１１４に導入される。
ガス導入管１１４に導入されたモノシランガスＧ２は、ガス溜め１１３において拡散し、複数の吹出口１１２からウエハＷに向かってシャワー状に全面にわたって均等に吹き出す。
吹出口１１２群からシャワー状に吹き出したモノシランガスＧ２は、サセプタ９８の上のウエハＷに全面にわたって均一に接触した後に、排気バッファ空間７９を通って排気口１０７に吸い込まれて排気されて行く。
【００７５】
この際には、モノシランガスＧ２が吹出口１１２群からシャワー状に均等に吹き出されているとともに、ウエハＷが回転ドラム９５によって回転されていることにより、モノシランガスＧ２はウエハＷの全面にわたって均等に接触するので、ウエハＷにモノシランガスＧ２によって形成されるアモルファスもしくはポリシリコン膜の膜厚分布や膜質分布は、ウエハＷの全面にわたって均一になる。
また、ウエハＷは温度コントローラのフィードバック制御によるヒータ９０によって、面内温度分布が均一になるように加熱されているために、このウエハＷの面内温度分布に依存するアモルファスもしくはポリシリコン膜の膜厚分布や膜質分布も、ウエハＷの全面にわたって均一になる。
【００７６】
ここで、モノシランガスを使用して、ＣＶＤ法により、ゲート電極としてのアモルファスもしくはポリシリコン膜を形成する場合の処理条件の一例を示すと、次の通りである。
モノシランガスの供給流量は５ｓｌｍ以下、処理温度は４００〜７５０℃、処理圧力は１０〜３６０００Ｐａ、である。モノシランガスにウエハを晒す時間は、所望の膜厚に対応して設定する。
【００７７】
電極形成ステップの処理時間が経過すると、図１０で参照されるように、処理ガス供給ライン１１５の開閉弁１１７が閉じられて、モノシランガスＧ２の供給が停止される。
また、排気装置１０８の可変流量制御弁が全開されて、処理室７１が真空引きされ、残留するモノシランガスＧ２が排除される。
この際に、不活性ガス供給ライン１２０の開閉弁１２２を開くことにより、不活性ガスを処理室７１に供給すると、残留したモノシランガスＧ２を処理室７１からより一層効果的に排除することができる。
【００７８】
第二処理ユニット６２の枚葉式処理装置７０における電極形成ステップ実施後のウエハアンローディングステップにおいても、前述した第一処理ユニット６１の枚葉式処理装置７０における酸素パージステップ実施後のそれと同様の作動が実施され、ウエハＷが第二処理ユニット６２の枚葉式処理装置７０の処理室７１から搬出（アンローディング）される。
電極形成ステップ後のウエハアンローディングステップにおいては、負圧移載装置１２はウエハＷを第二処理ユニット６２から搬出室３０へ搬送し、搬出室３０の搬出室用仮置き台３５の上に移載する。
この際には、搬出室３０の正圧移載室４０側の搬出口３６、３７がゲートバルブ３８によって閉じられ、搬出室３０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。搬出室３０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬出口３２、３３がゲートバルブ３４によって開かれる。
なお、電極形成ステップ実施済みのウエハＷについての第二処理ユニット６２から搬出室３０へのアンローディング作業は、いずれも真空下に維持された第二処理ユニット６２、負圧移載室１０および搬出室３０において実施されるために、第二処理ユニット６２から搬出室３０へのウエハＷのアンローディング作業に際して、ウエハＷの成膜の表面に自然酸化膜が生成されたり、異物等が付着したりするのは防止されることになる。
【００７９】
ウエハ排出ステップにおいては、搬出室３０のロードロックが解除された後に、正圧移載室４０の搬出室３０に対応したウエハ搬入搬出口４８がポッドオープナ５０によって開かれるとともに、載置台５１に載置された空のポッドＰのキャップがポッドオープナ５０によって開かれる。
続いて、正圧移載室４０の正圧移載装置４２は搬出室用仮置き台３５からウエハＷを搬出口３７を通してピックアップして正圧移載室４０に搬出し、正圧移載室４０のウエハ搬入搬出口４８を通してポッドＰに収納（チャージング）して行く。
処理済みの二十五枚のウエハＷのポッドＰへの収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドＰが閉じられる。
閉じられたポッドＰは載置台５１の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。
以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが一枚ずつ順次に処理されて行く。
【００８０】
なお、酸素パージステップ実施後のウエハおよび電極形成ステップ実施後のウエハは、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４が使用されて、必要に応じて冷却される場合もある。
【００８１】
本実施の形態によれば、前述した第一の実施の形態の効果に加えて、酸素パージステップおよび電極形成ステップをそれぞれ最適値に制御し易いという効果が得られる。
【００８２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００８３】
例えば、前記実施の形態においては、ゲート絶縁膜について説明したが、絶縁膜はゲート絶縁膜に限らず、キャパシタ絶縁膜であってもよい。
【００８４】
同様に、電極はゲート電極に限らず、キャパシタ絶縁膜の上部電極であってもよい。
【００８５】
誘電率が「７」以上である絶縁膜の形成材料としては、酸化ハフニウムを使用するに限らない。
ゲート絶縁膜の形成材料としては、ＨｆＳｉＯｘ、Ｔａ2Ｏ5 、Ａｌ2Ｏ3 、ＺｒＯ2 、ＨｆＡｌＯｘ、ＨｆＡｌＯＮ、ＨｆＯＮ、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｙ2Ｏ3 、がある。
また、キャパシタ絶縁膜の形成材料としては、ＢＳＴ（Ｂａ−Ｓｒ−ＴｉＯ3 ）、ＳＴＯ（Ｓｒ−ＴｉＯ3 ）、がある。
特に、本発明は、アルコキシド系、アルキルアミノ系、アルキル系、β−ジケトン系、ハライド系のような液体原料、特に、炭素原子を含む液体原料やイオン結合を有する液体原料を用いたＣＶＤ法やＡＬＤ法によって形成された高誘電率の絶縁膜に適用して、優れた効果を奏する。
【００８６】
電極の形成材料としては、アモルファスシリコンを使用するに限らない。
ゲート電極の形成材料としては、ポリシリコン、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＮｉＳｉ、ＰｔＳｉ、ＴａＣ、ＴｉＳｉ、Ｒｕ、ＳｉＧｅ、がある。
キャパシタ上部電極の形成材料としては、Ａｌ、ＴｉＮ、Ｒｕ、がある。
【００８７】
酸素パージステップに使用する酸素含有ガスは酸素ガスに限らず、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、を使用してもよい。
【００８８】
電極形成ステップに使用する電極形成用ガスは、所望の電極形成材料に応じて、適宜に選定されることになる。
【００８９】
被処理基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置の製造工程におけるガラス基板や液晶パネル等の基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す側面断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置における酸素パージステップを示す側面断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置における電極形成ステップを示す側面断面図である。
【図５】ゲート絶縁膜としての酸化ハフニウム膜の上にゲート電極としてのアモルファスシリコン膜を形成した時の炭素の濃度を示すグラフである。
【図６】ゲート絶縁膜としての酸化ハフニウム膜の上にゲート電極としてのアモルファスシリコン膜を形成した時のＭＯＳＦＥＴのゲートリーク電流を示すグラフである。
【図７】本発明の第二の実施の形態であるＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第二の実施の形態であるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態であるマルチチャンバ型ＣＶＤ装置を示す側面断面図である。
【図１０】枚葉式処理装置を示す一部省略正面断面図である。
【図１１】枚葉式処理装置における処理ステップを示す一部省略一部切断正面図である。
【符号の説明】
【００９１】
Ｗ…ウエハ（被処理基板）、２００…バッチ式縦形ホットウオール形ＣＶＤ装置（基板処理装置）、２１１…筐体、２１２…待機室、２１３…ウエハ搬入搬出口、２１４…ゲートバルブ、２１５…ボートエレベータ、２１６…アーム、２１７…シールキャップ、２１８…回転軸、２１９…回転駆動装置、２２０…支持板、２２１…断熱キャップ部、２２２…ボート、２２２ａ、２２２ｂ…端板、２２２ｃ…保持部材、２２２ｄ…保持溝、２２３…排気管、２２４…排気装置、２２５…ボート搬入搬入口、２２６…シャッタ、２３０…プロセスチューブ（処理容器）、２３１…アウタチューブ、２３２…インナチューブ、２３３…処理室、２３４…ヒータユニット、２３５…排気管、２３６…真空ポンプ、２３７…可変流量制御弁、２３８…ノズル、２３９…ガス供給口、２４０…ガス供給管、２４１…第一ガス供給ライン（酸素含有ガス供給ライン）、２４２…酸素供給装置、２４３…可変流量制御弁、２４４…開閉弁、２４５…第二ガス供給ライン（電極形成用ガス供給ライン）、２４６…第二ガス供給装置（電極形成用ガス供給装置）、２４７…可変流量制御弁、２４８…開閉弁、２４９…不活性ガス供給ライン、２５０…不活性ガス供給源、２５１…開閉弁、２５２…コントローラ、Ｇ１…酸素ガス（酸素含有ガス）、Ｇ２…モノシランガス（電極形成用ガス）。
１０…負圧移載室（基板移載室）、１１…負圧移載室筐体（搬送容器）、１２…負圧移載装置（ウエハ移載装置）、１３…エレベータ、１４…上側アーム、１５…下側アーム、１６、１７…エンドエフェクタ、２０…搬入室（搬入用予備室）、２１…搬入室筐体、２２、２３…搬入口、２４…ゲートバルブ、２５…搬入室用仮置き台、２６、２７…搬入口、２８…ゲートバルブ、３０…搬出室（搬出用予備室）、３１…搬出室筐体、３２、３３…搬出口、３４…ゲートバルブ、３５…搬出室用仮置き台、３６、３７…搬出口、３８…ゲートバルブ、４０…正圧移載室（ウエハ移載室）、４１…正圧移載室筐体、４２…正圧移載装置（ウエハ移載装置）、４３…エレベータ、４４…リニアアクチュエータ、４５…ノッチ合わせ装置、４６…クリーンユニット、４７、４８、４９…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載置台、５２…キャップ着脱機構、６１…第一処理ユニット、６２…第二処理ユニット、６３…第一クーリングユニット、６４…第二クーリングユニット、６５、６６、６７、６８…ウエハ搬入搬出口、７０…枚葉式処理装置（基板処理装置）、７１…処理室、７２…筐体（第一処理容器、第二処理容器）、７３…下側カップ、７４…上側カップ、７５…ボトムキャップ、７６…ウエハ搬入搬出口、７７…ゲートバルブ、７９…排気バッファ空間、８０…カバープレート、８１…支柱、８２…昇降ブロック、８３…昇降台、８４…サセプタ回転装置、８５…ベローズ、８６…支持軸、８７…加熱ユニット、８８…支持板、８９…電極、９０…ヒータ、９１…電力供給配線、９２…反射板、９３…支柱、９４…回転軸、９５…回転ドラム、９６…回転板、９７…回転筒、９８…サセプタ、９９…挿通孔、１００…ウエハ昇降装置、１０１…回転側リング（昇降リング）、１０２…回転側ピン（突上ピン）、１０３…ガイド孔、１０４…ガイド孔、１０５…突上ピン、１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ…放射温度計（温度測定手段）、１０７…排気口、１０８…排気装置、１０９…排気ライン、１１０…ガスヘッド、１１１…吹出プレート、１１２…吹出口、１１３…ガス溜め、１１４…ガス導入管、１１５…処理ガス供給ライン（酸素含有ガス供給ライン、電極形成用ガス供給ライン）、１１６…処理ガス供給装置、１１７…開閉弁、１１８…可変流量制御弁、１２０…不活性ガス供給ライン、１２１…不活性ガス供給装置、１２２…開閉弁、１２３…可変流量制御弁、１３０…コントローラ。
【図１】
2006245047.tif 000003
【図２】
2006245047.tif 000004
【図３】
2006245047.tif 000005
【図４】
2006245047.tif 000006
【図５】
2006245047.tif 000007
【図６】
2006245047.tif 000008
【図７】
2006245047.tif 000009
【図８】
2006245047.tif 000010
【図９】
2006245047.tif 000011
【図１０】
2006245047.tif 000012
【図１１】
2006245047.tif 000013